BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MAI HOÀNG PHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT SỐ THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MAI HOÀNG PHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT SỐ THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - VẬT LÍ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 9.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1. PHẠM XUÂN QUẾ 2. NGUYỄN MẠNH HÙNG HÀ NỘI – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình khoa học nào. Hà Nội, ngày 20 tháng 01 năm 2021 Tác giả luận án Mai Hoàng Phương ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được Luận án, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới: Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học công nghệ, Phòng Sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Vật lí, quý thầy cô tổ lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí - Khoa Vật lí, Trường đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Vật lí, tổ lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí trường đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi về vật chất, tinh thần và thời gian cho tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Ban giám hiệu, quý thầy cô và các em học sinh tại các trường: Trung học thực hành Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, THPT Nguyễn Thái Bình, THPT Võ Văn Kiệt, THCS-THPT Hoa Sen, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình tìm hiểu thực tiễn dạy học và triển khai thực nghiệm. Bằng cả tấm lòng và sự tôn kính của mình, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Nhà giáo Nhân dân, PGS. Phạm Xuân Quế, TS. Nguyễn Mạnh Hùng đã tận tâm hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các đồng nghiệp, gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ, khuyến khích tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Hà Nội, ngày 20 tháng 1 năm 2021 Tác giả luận án Mai Hoàng Phương iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . viii DANH MỤC CÁC BẢNG.ix DANH MỤC CÁC HÌNH .ix DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ .xi MỞ ĐẦU . Lí do chọn đề tài . Mục đích nghiên cứu . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu . Giả thuyết khoa học . Nhiệm vụ nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu . Những đóng góp của đề tài . TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU . Các nghiên cứu về quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu . Các nghiên cứu về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề . Các nghiên cứu xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học một số kiến thức về Động lực học chất điểm và Các định luật bảo toàn – Vật lí 10 . Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu . CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH . Dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học vật lí . Khái niệm dạy học dựa trên nghiên cứu . Bản chất của dạy học dựa trên nghiên cứu . Đặc điểm của dạy học dựa trên nghiên cứu . Cơ sở tâm lí học, lí luận và thực tiễn trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Cơ sở tâm lí học trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Cơ sở lí luận trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Cơ sở thực tiễn trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Phát triển và đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Đề xuất các biện pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu . Quy trình tổ chức hoạt động dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh . Vị trí của TNKNMT-TNTTTMH trong tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu 42 2. Khái niệm TNKNMT và TNTTTMH . Vị trí của TNKNMT và TNTTTMH trong tiến trình DH dựa trên nghiên cứu . 45 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN THÍ NGHIỆM KẾT NỐI MÁY TÍNH VÀ THÍ NGHIỆM TƯƠNG TÁC TRÊN MÀN HÌNH TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VÀ “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN”– VẬT LÍ 10 THEO QUAN ĐIỂM DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH . Yêu cầu xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số trong dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh . Khó khăn và giải pháp khi xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu . Khó khăn và giải pháp khi xây dựng thí nghiệm vật lí theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu . Khó khăn và giải pháp khi xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu . Quy trình xây dựng các thí nghiệm kĩ thuật số trong dạy học dựa trên nghiên cứu nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức cao của học sinh . Xây dựng và hoàn thiện thí nghiệm kết nối máy tính và thí nghiệm tương tác trên màn hình trong dạy học một số kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu . Sự cần thiết xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE và bộ cảm biến lực – gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL . Xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE hỗ trợ dạy học vật lí . Xây dựng và hoàn thiện TNTTTMH Phys-ISE . Các TN có thể tiến hành với TNTTTMH Phys-ISE . Xây dựng và hoàn thiện bộ cảm biến lực-gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL trong bộ TNKNMT. Xây dựng và hoàn thiện bộ cảm biến lực-gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL trong bộ TNKNMT. Các TN có thể tiến hành với bộ cảm biến lực – gia tốc kết nối máy tính không dây Phys-MBL trong bộ TNKNMT .77 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC DỰA TRÊN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ “ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” VÀ “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” CÓ SỬ DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT SỐ ĐÃ HOÀN THIỆN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH . Phân tích nội dung kiến thức “Động lực học và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT . Cấu trúc logic các kiến thức “Động lực học” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 THPT . Mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dựa trên nghiên cứu một số kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 . Thiết kế tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu một số kiến thức về “Động lực học chất điểm” và “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 có sử dụng thí nghiệm kĩ thuật số đã hoàn thiện nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Thiết kế tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu định luật III Newton . Tiến trình xây dựng kiến thức định luật III Newton . Tổ chức hoạt động dạy học định luật III Newton . Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi dạy học định luật III Newton . Thiết kế tiến trình dạy học dựa trên nghiên cứu ĐLBT động lượng . Tiến trình xây dựng kiến thức ĐLBT động lượng . Tổ chức hoạt động dạy học ĐLBT động lượng . Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi dạy học ĐLBT động lượng .116 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM . Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm. Mục đích thực nghiệm sư phạm. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm. Tiến hành thực nghiệm sư phạm. Chọn đối tượng, địa bàn thực nghiệm. Quy trình thực nghiệm. Nội dung thực nghiệm. Chọn phương pháp thu thập và xử lí số liệu thực nghiệm. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm . Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1. Phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2. Phân tích định tính . Phân tích định lượng .140 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5. 146 KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT . 147 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ . 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 154 vii PHỤ LỤC 1 - Bảng khảo sát thực trạng . 154 PHỤ LỤC 2 - Thiết kế tiến trình DH dựa trên nghiên cứu định luật I Newton. 169 PHỤ LỤC 3 - Thiết kế tiến trình DH dựa trên nghiên cứu định luật II Newton . 182 PHỤ LỤC 4 - Thiết kế tiến trình DH dựa trên nghiên cứu ĐLBT Cơ năng. 197 PHỤ LỤC 5 - Một số hình ảnh triển khai TNSP .
